Characterization and performance of monolithic detector blocks with a dedicated ASIC front-end readout for PET imaging of the human brain

Mendes, P. Rato; Martín, Ignacio Pedro Mínguez; Canadas, M.; Acilu, P. Garcia de; Cuypers, R; Pérez, J. M.; Willmott, C.

doi:10.1016/j.nima.2010.06.113

Cited by 8 publications

(8 citation statements)

References 2 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Results show a very good linear performance (R=0.99999) of this chip and energy resolutions at the 511 keV peak as good as 12.2% FWHM, which are better than the VATA240 results which showed energy resolutions of 13.2% FWHM [3]. On the right of figure 3 we can also observe the good correlation between the energies deposited on the detector blocks with a PET coincidence trigger.…”

Section: Operation With Monolithic Detector Blocksmentioning

confidence: 58%

“…We have evaluated the energy resolution of our detectors with VATA241 chip readout by acquiring spectra of 22 Na and 137 Cs radioactive sources. Results show a very good linear performance (R=0.99999) of this chip and energy resolutions at the 511 keV peak as good as 12.2% FWHM, which are better than the VATA240 results which showed energy resolutions of 13.2% FWHM [3].…”

Section: Operation With Monolithic Detector Blocksmentioning

confidence: 68%

“…In a previous work [3] we built a demonstrator to show the imaging capabilities of our radiation sensors working with our first chip based on a leading edge comparator (VATA240) [4]. With this first prototype, we obtained reconstructed images of positron point sources with spatial resolutions of 2.1 mm FWHM, good energy resolutions of 13.2 % FWHM at 511 keV and a good internal trigger performance [3]. The aim of this work is to evaluate a new version of the chip, the VATA241, specially designed for reducing the coincidence window of our final PET scanner by implementing an on-chip constant fraction discriminator (CFD), as well as providing a better robustness for its implementation in the full-scale PET scanner.…”

Section: Jinst 6 C01034mentioning

confidence: 90%

“…This PET insert is based on monolithic scintillators coupled to avalanche photodiodes (APDs), which are read out by a dedicated chip. In a previous work [3] we built a demonstrator to show the imaging capabilities of our radiation sensors working with our first chip based on a leading edge comparator (VATA240) [4]. With this first prototype, we obtained reconstructed images of positron point sources with spatial resolutions of 2.1 mm FWHM, good energy resolutions of 13.2 % FWHM at 511 keV and a good internal trigger performance [3].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 3 more Smart Citations

A novel front-end chip for a human PET scanner based on monolithic detector blocks

Sarasola

Mendes²,

Cuerdo³

et al. 2011

J. Inst.

View full text Add to dashboard Cite

We are developing a positron emission tomography (PET) scanner based on avalanche photodiodes (APD), monolithic LYSO:Ce scintillator crystals and a dedicated readout chip. All these components allow operation inside a magnetic resonance imaging (MRI) scanner with the aim of building a PET/MRI hybrid imaging system for clinical human brain studies. Previous work verified the functional performance of our first chip (VATA240) based on a leading edge comparator and the principle of operation of our radiation sensors, which are capable of providing reconstructed images of positron point sources with spatial resolutions of 2.1 mm FWHM. The new VATA241 chip presented in this work has been designed with the aim of reducing the coincidence window of our final PET scanner by implementing an on-chip constant fraction discriminator (CFD), as well as providing a better robustness for its implementation in the full-scale PET scanner. Results from the characterization of the VATA241 chip are presented, together with the first results on coincidence performance, validating the new design for our application.

show abstract

Section: Operation With Monolithic Detector Blocksmentioning

confidence: 58%

Section: Operation With Monolithic Detector Blocksmentioning

confidence: 68%

Section: Jinst 6 C01034mentioning

confidence: 90%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

A novel front-end chip for a human PET scanner based on monolithic detector blocks

Sarasola

Mendes²,

Cuerdo³

et al. 2011

J. Inst.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Στην κατεύθυνση της κατασκευής μικρών και ευέλικτων συστημάτων απόκτησης δεδομένων αρκετές ομάδες αντικατέστησαν μέρος των αναλογικών ηλεκτρονικών με ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα ειδικού σκοπού (Application Specific Integrated Circuit -ASIC). Συνήθως το συνολικό σύστημα περιλαμβάνει και ένα FPGA για τον έλεγχο των αναλογικών μερών αλλά και για επεξεργασία των σημάτων [70,71,72,73]. Ενώ τα συ-Κεφάλαιο 3.…”

Section: ενσωματωμένα συστήματα απόκτησης δεδομένων σε Spect και Pet ανιχνευτέςunclassified

Ανάπτυξη συστήματος συλλογής δεδομένων βασισμένο σε προγραμματιζόμενα ηλεκτρονικά (FPGAs) για εφαρμογή σε συστήματα μοριακής απεικόνισης

Φυσικόπουλος¹

View full text Add to dashboard Cite

Οι σύγχρονες εξελίξεις στη μοριακή βιολογία ανοίγουν το δρόμο για την έγκαιρη διάγνωση και θεραπεία παθήσεων σε πολύ πρώιμο στάδιο. Η απεικόνιση μεταβολικών διεργασιών αποτελεί το διαρκώς αναπτυσσόμενο πεδίο της μοριακής απεικόνισης προσφέροντας ένα πολύτιμο εργαλείο στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων. Οι συμβατικές κλινικές μέθοδοι αποσκοπούν στην απεικόνιση οργάνων ή καρκινικών όγκων με στόχο τη λήψη ανατομικής (ακτίνες-Χ, υπέρηχοι) ή λειτουργικής (MRI, Πυρηνική Ιατρική) πληροφορίας. Σήμερα, η διεθνής έρευνα κατευθύνεται στην απεικόνιση πρωτεϊνών, βλαστοκυττάρων, νανοσωματιδίων κ.α. Η επιλογή της βέλτιστης απεικονιστικής μεθόδου καθορίζεται από 1) την προς απεικόνιση μεταβολική διεργασία και 2) τους διαθέσιμους ιχνηθέτες καθώς και το σήμα, που αυτοί μπορούν να εκπέμψουν. Οι νέες απεικονιστικές εφαρμογές απαιτούν την ύπαρξη εξειδικευμένων διατάξεων, οι οποίες παρέχουν υψηλή χωρική και ενεργειακή διακριτική ικανότητα και ευαισθησία. Ταυτόχρονα, υπάρχει η ανάγκη για την κατασκευή απεικονιστικών συστημάτων χαμηλού κόστους και μικρού μεγέθους. Η σχεδίαση συστημάτων απόκτησης δεδομένων από εξειδικευμένες απεικονιστικές διατάξεις αποτελεί μία από τις ερευνητικά δραστήριες περιοχές της οργανολογίας Πυρηνικής Ιατρικής. Η χρήση νέων τεχνολογιών έχει ως αποτέλεσμα την βελτίωση της απόδοσης των απεικονιστικών συστημάτων καλύπτοντας ταυτόχρονα τις απαιτήσεις κόστους και μεγέθους. Τα περισσότερα εξειδικευμένα συστήματα Πυρηνικής Ιατρικής απεικόνισης βασίζονται σε αναλογικά ηλεκτρονικά υποσυστήματα, υλοποιημένα με διακριτά αναλογικά κυκλώματα ή με ολοκληρωμένα κυκλώματα ειδικού σκοπού (ASICs). Καθώς τα ολοκληρωμένα κυκλώματα επαναπρογραμματιζόμενης λογικής εξελίσσονται σε επίπεδο διαστάσεων αλλά και ταχύτητας, πολλοί σχεδιαστές χρησιμοποιούν FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) εκεί που προηγουμένως χρησιμοποιούνταν ASICs. Έτσι μειώνεται ο χρόνος υλοποίησης και το συνολικό κόστος, ενώ το μέγεθος των ηλεκτρονικών παραμένει το ίδιο.Η κυρίαρχη τάση είναι η αντικατάσταση του μεγαλύτερου μέρους των αναλογικών ηλεκτρονικών του ανιχνευτή από ψηφιακά συστήματα βασισμένα σε γρήγορους αναλογικοψηφιακούς μετατροπείς και ψηφιακή επεξεργασία των σημάτων με αλγόριθμους υλοποιημένους σε FPGAs.Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζονται οι υλοποιήσεις, σε FPGA τριών εξ’ ολοκλήρου ψηφιακών συστημάτων απόκτησης δεδομένων, από εξειδικευμένες διατάξεις Πυρηνικής Ιατρικής. Σχεδιάστηκαν και αξιολογήθηκαν: ένα ψηφιακό σύστημα απόκτησης δεδομένων για ένα ενδοχειρουργικό gamma probe, ένα ψηφιακό σύστημα απόκτησης δεδομένων για μία κάμερα Υπολογιστικής Τομογραφίας Εκπομπής Μονού Φωτονίου (SPECT) και ένα ψηφιακό σύστημα απόκτησης δεδομένων για μία κάμερα Τομογραφίας Εκπομπής Ποζιτρονίων (PET) δύο κεφαλών. Τα 3 συστήματα αυτά έχουν διαφορετική αρχή, διαφορετικά ανιχνευτικά υλικά και απαιτούν διαφορετικό σχεδιασμό του συστήματος λήψης δεδομένων, ώστε να καταγράψουν και να ψηφιοποιήσουν τα λαμβανόμενα αναλογικά σήματα. Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζονται οι ψηφιακοί αλγόριθμοι επεξεργασίας σήματος που υλοποιήθηκαν σε επαναπρογραμματιζόμενα κυκλώματα FPGA για τα τρία ψηφιακά συστήματα απόκτησης δεδομένων. Επί πλέον δίνεται η γενική περιγραφή των ενσωματωμένων συστημάτων, που υλοποιήθηκαν για τις τρεις εξειδικευμένες διατάξεις Πυρηνικής Ιατρικής.

show abstract

3D position determination in monolithic crystals coupled to SiPMs for PET

Etxebeste

Barrio²,

Muñoz³

et al. 2016

Phys. Med. Biol.

View full text Add to dashboard Cite

The interest in using continuous monolithic crystals in positron emission tomography (PET) has grown in the last years. Coupled to silicon photomultipliers (SiPMs), the detector can combine high sensitivity and high resolution, the two main factors to be maximized in a positron emission tomograph. In this work, the position determination capability of a detector comprised of a [Formula: see text] mm(3) LYSO crystal coupled to an [Formula: see text]-pixel array of SiPMs is evaluated. The 3D interaction position of γ-rays is estimated using an analytical model of the light distribution including reflections on the facets of the crystal. Monte Carlo simulations have been performed to evaluate different crystal reflectors and geometries. The method has been characterized and applied to different cases. Intrinsic resolution obtained with the position estimation method used in this work, applied to experimental data, achieves sub-millimetre resolution values. Average resolution over the detector surface for 5 mm thick crystal is ∼0.9 mm FWHM and ∼1.2 mm FWHM for 10 mm thick crystal. Depth of interaction resolution is close to 2 mm FWHM in both cases, while the FWTM is ∼5.3 mm for 5 mm thick crystal and ∼9.6 mm for 10 mm thick crystal.

show abstract

Characterization and performance of monolithic detector blocks with a dedicated ASIC front-end readout for PET imaging of the human brain

Cited by 8 publications

References 2 publications

A novel front-end chip for a human PET scanner based on monolithic detector blocks

A novel front-end chip for a human PET scanner based on monolithic detector blocks

Ανάπτυξη συστήματος συλλογής δεδομένων βασισμένο σε προγραμματιζόμενα ηλεκτρονικά (FPGAs) για εφαρμογή σε συστήματα μοριακής απεικόνισης

3D position determination in monolithic crystals coupled to SiPMs for PET

Contact Info

Product

Resources

About